晶体学引导的蚀刻技术调控Mo2C中间层的生长，从而实现高导热性的金刚石/Cu复合材料

《Diamond and Related Materials》：Crystallography-guided etching regulates Mo2C interlayer growth for high-thermal-conductivity diamond/Cu composites

　　

Hui Zheng|Xin Wang|Siying Xu|Lining Fan|Xiaoxiao Guo|Liang Zheng|Yang Zhang

摘要

金刚石增强铜复合材料是高流量热管理领域具有前景的散热材料；然而，其性能常常受到金刚石与铜界面润湿性差和热阻高的限制，这主要是由于声阻抗不匹配以及界面结合力弱所致。本文通过在对金刚石表面进行晶体结构纹理处理的同时，添加一层薄薄的碳化钼（Mo₂C）过渡层来改善界面接触。通过对金刚石颗粒进行选择性蚀刻（约200微米），形成了与晶体结构相关的微孔结构，使布鲁纳-埃梅特-特勒（BET）比表面积增加了约74倍。这种纹理化的表面结构在熔盐冶金过程中促进了更均匀的钼沉积，从而形成了厚度更薄的Mo₂C中间层（约123纳米），相较于未经蚀刻的金刚石表面。经过真空热压处理后，含有50体积%蚀刻并经过冶金处理的金刚石复合材料的导热系数达到了706 W·m^?1·K^?1。设备级别的热成像测试进一步证明了该材料的良好散热效果：与未经蚀刻的散热材料以及未使用散热材料的对照组相比，这种工程化的散热材料可将器件结温降低多达21.4°C，显示出其在先进电子封装领域的巨大潜力。